Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông

Tính cấp thiết của đề tài MỞ ĐẦU Nhằm đ p ứng nhu cầu vận chuy n ngày càng cao của xã hội các đoàn xe s mi r moóc (ĐXSMRM) ngày càng ph t tri n đ phục vụ cho việc vận chuy n hàng hóa m y móc thiết bị. Đoàn xe SMRM có th vận chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc và khối l ợng lớn công suất vận chuy n cao, chi phí vận chuy n thấp, ít tiêu hao nhiên liệu, giảm l ợng khí thải góp phần giảm n tắc giao thông và giảm ô nhi m môi tr ờng. Tuy nhiên, việc ph t tri n ĐXSMRM cũng kéo theo nhiều hệ lụy cho xã hội cần phải khắc phục nh : ĐXSMRM làm cầu đ ờng mau bị h hỏng; ĐXSMRM d mất ổn định và gây nhiều tai nạn giao thông. Qua nghiên cứu thấy rằng c c vụ tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây ra th ờng có liên quan đến hiệu quả phanh và kỹ thuật điều khi n của l i xe nhất là khi chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc phanh trong đ ờng vòng [23]. Tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây ra đ ợc xã hội rất quan tâm nh ng ở Việt Nam ch a có nhiều công tr nh nghiên cứu về nó. Hiện nay, ở Việt Nam ch a có công tr nh nào nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM. Đ góp phần c ng với xã hội làm giảm tai nạn giao thông đặc biệt là tai nạn giao thông do c c ĐXSMRM gây ra đề tài “Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông” đ ợc chọn đ nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu đạt đ ợc là đã xây dựng mô hình và mô phỏng động lực học phanh XSMRM khá gần với điều kiện thực có th khảo s t và mô phỏng c c trạng th i phanh ĐXSMRM khi cho tr ớc c c hàm điều khi n của l i xe nh mô men chủ động, mô men phanh, góc quay vô lăng ở c c trạng th i đ ờng có hệ số b m kh c nhau cũng nh c c yếu tố ảnh h ởng kh c. Trong luận n cũng tr nh bày ph ng ph p đo và xây dựng hệ thống thí nghiệm phanh ĐXSMRM. Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc đ nh gi qua 2 thông số là gia tốc phanh và ổn định phanh th hiện qua sự tr ợt b nh xe, cũng nh góc lệch trục dọc gi a XĐK và SMRM. Mô h nh cho phép khảo s t ảnh h ởng của t c động điều khi n xe nh c ờng độ phanh góc quay vô lăng cũng nh hệ số b m đến hiệu quả phanh ĐXSMRM. Đối t ợng nghiên cứu là ĐXSMRM 6 cầu chuyên d ng đ chở container 40 feet, đây là một loại xe đ ợc sử dụng rất nhiều hiện nay ở Việt Nam. Đoàn xe SMRM có hai thân, đ ợc nối với nhau bằng mâm xoay (khớp yên ngựa). Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm động lực học phanh không nghiên cứu sâu về kết cấu và vật liệu của hệ thống phanh cũng nh không nghiên cứu phản ứng của hệ thống phanh từ bàn đạp đến c cấu phanh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Hiện nay nhiều ĐXSMRM của n ớc ngoài đ ợc nhập vào Việt Nam. Một số công ty trong n ớc cũng tham gia chế tạo lắp r p ĐXSMRM theo thiết kế và dây chuyền sản xuất của n ớc ngoài. Hầu hết c c ĐXSMRM đ ợc chế tạo và l u hành ở Việt Nam đều theo tiêu chuẩn đ ờng s của n ớc ngoài. Đ ờng s của Việt Nam làm ch a đủ chuẩn khí hậu lại ẩm ớt quanh năm xe ở Việt Nam th ờng xuyên chở qu tải nên ĐXSMRM ở Việt Nam th ờng d mất ổn định và gây tai nạn giao thông. Kết quả nghiên cứu hiệu quả phanh ĐXSMRM của luận n là c sở ban đầu cho việc nghiên cứu động lực học phanh ĐXSMRM theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 7360:2008 - ISO 7634:2007, TCVN 10536:2014 - ISO 14792:2011, TCVN 10537: 2014 - ISO 14793:2011 [12], ISO 14794: 2011 [24] và tiêu chuẩn Châu u ECE-R13 [33].

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƯỜNG

CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐOÀN XE

SƠ MI RƠ MOÓC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC K HI U VÀ CH VI T TẮT vi

DANH MỤC CÁC H NH VÀ Đ TH ix

MỞ ĐẦU 1

Ch ng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Xu thế ph t tri n ĐXSMRM và tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu 4

1.2 T nh h nh nghiên cứu ở trong và ngoài n ớc 7

1.2.1 T nh h nh nghiên cứu ở Việt Nam 7

1.2.2 T nh h nh nghiên cứu của thế giới 9

1.3 Mục tiêu đối t ợng ph ng ph p nghiên cứu và giới hạn của đề tài 12

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 12

1.3.2 Đối t ợng nghiên cứu 12

1.3.3 Ph ng ph p nghiên cứu 13

1.4 Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận n 15

1.4.1 Nội dung nghiên cứu 15

1.4.2 Giới hạn của đề tài 15

1.4.3 Bố cục luận n 15

1.5 Tóm tắt ch ng 1 16

Ch ng 2 MÔ H NH ĐỘNG L C HỌC PHANH ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MO C 17

2.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM và giả thiết khi lập mô h nh 17

2.2 Ph ng ph p lập mô h nh 19

2.2.1 Định nghĩa hệ tọa độ cho ĐXSMRM 19

2.2.2 Lực và mô men t c dụng lên ĐXSMRM 22

2.3 Ph ng tr nh động lực học ĐXSMRM trong mặt phẳng đ ờng (OXY) 24

2.3.1 Ph ng tr nh động lực học XĐK trong mặt phẳng đ ờng (OXY) 24

2.3.2 Ph ng tr nh động lực học SMRM trong mặt phẳng đ ờng (OXY) 25

2.4 Ph ng tr nh động lực học khối l ợng đ ợc treo ĐXSMRM ph ng thẳng đứng 26

2.4.1 Ph ng tr nh động lực học XĐK ph ng thẳng đứng 26

2.4.2 Động lực học SMRM ph ng thẳng đứng 28

2.5 Ph ng tr nh động lực học ngang ĐXSMRM 30

2.5.1 Ph ng tr nh động lực học ngang XĐK 30

2.5.2 Ph ng tr nh động lực học ngang SMRM 31

2.6 Ph ng tr nh động lực học b nh xe 33

2.7 X c định c c lực và mô men liên kết 35

2.7.1 Lực liên kết của hệ thống treo 35

2.7.2 Tính c c lực và mô men liên kết tại khớp yên ngựa (mâm xoay) 40

2.7.3 Tính lực liên kết lốp-đ ờng tại tâm vết tiếp xúc bánh xe 41

2.8 Kết luận ch ng 2 46

Ch ng 3 KHẢO SÁT ĐỘNG L C HỌC PHANH ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MO C 47

3.1 Ph ng ph p giải hệ ph ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM 47

3.1.1 Hàm điều khi n của lái xe 48

3.1.2 Gi trị đầu vào của các ph ng trình vi phân 49

3.2 Cấu trúc ch ng tr nh mô phỏng động lực học ĐXSMRM 50

3.3 Khảo s t hiệu quả phanh ĐXSMRM 54

3.3.1 Khảo s t ảnh h ởng của hệ số b m đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng thẳng 54

3.3.2 Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng thẳng 63

3.3.3 Khảo s t ảnh h ởng của vận tốc bắt đầu phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng thẳng 72

3.3.4 Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng vòng 80

3.3.5 Khảo s t ảnh h ởng của lệch phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng vòng 89

3.4 Giải ph p nâng cao hiệu quả phanh ĐXSMRM nhằm giảm thi u tai nạn giao thông 100

3.5 Kết luận ch ng 3 100

Ch ng 4 THÍ NGHI M PHANH ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MO C 103

4.1 Mục tiêu và đối t ợng thí nghiệm 103

4.1.1 Mục tiêu thí nghiệm 103

4.1.2 Đối t ợng thí nghiệm 103

4.2 X c định hàm hệ số b m của b nh xe làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t 104 4.2.1 X c định phản lực Fz 104

4.2.2 X c định lực tiếp tuyến Fx 105

4.2.3 X c định hệ số b m dọc 106

4.3 Thiết bị thí nghiệm phanh ĐXSMRM 108

4.3.1 Cảm biến đo lực kéo Loadcell ZSGB-A-30T 109

4.3.2 Cảm biến đo gia tốc đứng thân xe và cầu xe MMA7361LC-XYZ AXIS 110

4.3.3 Cảm biến đo số vòng quay b nh xe SHARP Rotary Encoder 111

4.3.4 Bộ thu nhận và xử lý tín hiệu NI (National Instruments) 112

4.4 Qui tr nh thí nghiệm 112

4.4.1 Công việc chuẩn bị 112

4.4.2 Lắp đặt cảm biến và thiết bị thí nghiệm 113

4.4.3 Qu tr nh thí nghiệm 115

4.5 Kết quả thí nghiệm 117

4.6 Ki m chứng mô h nh 118

4.7 Tính sai số gi a thí nghiệm và mô phỏng 120

4.8 Kết luận ch ng 4 121

K T LUẬN VÀ KI N NGH 123

1 Kết quả đạt đ ợc và đóng góp mới của luận n 123

1.1 C c kết quả đã đạt đ ợc 123

1.2 Về ph ng ph p 124

2 nghĩa thực ti n 124

3 H ớng nghiên cứu tiếp theo 124

TÀI LI U THAM KHẢO 126

DANH MỤC CÁC CÔNG TR NH Đ CÔNG B CỦA LUẬN ÁN 130

1 Phụ lục 1: Thông số đầu vào khảo s t của ĐXSMRM 1

2 Phụ lục 2: Kết quả cân khối l ợng ĐXSMRM thí nghiệm 3

3 Phụ lục 3: Kết quả thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng khô ở 5 Km h

đ ờng thẳng 123.3.3 Khảo s t ảnh h ởng của vận tốc bắt đầu phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng thẳng 183.3.4 Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên

đ ờng vòng 263.3.5 Khảo s t ảnh h ởng của chậm phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên

đ ờng vòng 363.3.6 Khảo s t ảnh h ởng của nhanh phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên

đ ờng vòng 46

6 Phụ lục 6 Tính sai số gi a thí nghiệm và mô phỏng 56

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ĐXSMRM Đoàn xe s mi r moóc (Tractor Semi-trailer)

B(Cxyz) Hệ tọa độ vật hoặc hệ tọa độ cục bộ B

MBS Hệ nhiều vật (Multi Body System)

ABS Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (Anti-lock Brake

System) TCS Hệ thống điều khi n lực kéo (Traction Control System) EPB Hệ thống phanh khí nén điều khi n bằng điện tử

(Electronic Pneumatic Brake) ESP Điều khi n ổn định điện tử (Electronic Stability Programe)

i Số cầu của đoàn xe s mi r moóc, i = 1÷6

j j = 1 b nh xe bên tr i j = 2 b nh xe bên phải; j = 1÷2

l2 m Khoảng c ch từ cầu 2 đến trọng tâm XĐK

l3 m Khoảng c ch từ cầu 3 đến trọng tâm XĐK

lk1 m Khoảng c ch từ tâm khớp yên ngựa đến trọng tâm XĐK hc1 m Chiều cao từ mặt đ ờng đến trọng tâm XĐK

l4 m Khoảng c ch từ cầu 4 đến trọng tâm SMRM

l5 m Khoảng c ch từ cầu 5 đến trọng tâm SMRM

l6 m Khoảng c ch từ cầu 6 đến trọng tâm SMRM

lk2 m Khoảng c ch từ tâm chốt kéo đến trọng tâm SMRM

hc2 m Chiều cao từ mặt đ ờng đến trọng tâm SMRM

hk1 m Chiều cao từ mặt đ ờng đến tâm khớp yên ngựa

hk2 m Chiều cao từ mặt đ ờng đến tâm chốt kéo

hBi m Chiều cao từ mặt đ ờng đến đi m đặt lực liên kết ngang

gi a khối l ợng đ ợc treo và không đ ợc treo cầu thứ i 2bi m Vết b nh xe cầu thứ i

2wi m Khoảng c ch hai chốt nhíp cầu thứ i

y,max , y,min Hệ số b m ngang lớn nhất và nhỏ nhất của b nh xe

1j, 2j, 3j

   Độ Góc quay thanh cân bằng dọc 1 2 3 của hệ thống treo

x ij , y ij Tọa độ tâm vết tiếp xúc b nh xe thứ ij

z z m Chuy n vị ph ng thẳng đứng tâm khớp yên ngựa

z ij m Chuy n vị ph ng thẳng đứng của đầu trên hệ thống treo

b nh xe thứ ij

ij m Chuy n vị ph ng thẳng đứng của đầu d ới hệ thống treo

b nh xe thứ ij

h ij m Biên độ mấp mô mặt đ ờng của b nh xe thứ ij

e xij m Khoảng dịch chuy n ph ng dọc của phản lực thẳng đứng

m Ai kg Khối l ợng không đ ợc treo cầu thứ i

m k kg Khối l ợng xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm

xk m/s2 Gia tốc ph ng dọc xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm

F Rk N Lực cản lăn xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm

F wxk N Lực cản không khí ph ng x xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm

F mk N Lực tại móc kéo của xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm

F k N Lực kéo của xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm

J y1 , J y2 kgm2 Mô men quán tính trục y khối l ợng đ ợc treo XĐK và

SMRM

J y11 , J y12 kgm2 Mô men quán tính trục y thanh cân bằng dọc số 1 của hệ

thống treo bên tr i và bên phải

J y21 , J y22 kgm2 Mô men qu n tính trục y thanh cân bằng dọc số 2 của hệ

thống treo bên tr i và bên phải

J y31 , J y32 kgm2 Mô men qu n tính trục y thanh cân bằng dọc số 3 của hệ

thống treo bên tr i và bên phải

J Ayij kgm2 Mô men qu n tính trục y của b nh xe thứ ij

F Cij N Lực đàn hồi của hệ thống treo b nh xe thứ ij

F Kij N Lực cản của hệ thống treo b nh xe thứ ij

M Aij Nm Mô men chủ động b nh xe thứ ij

M Bij Nm Mô men phanh b nh xe thứ ij

M xc1 , M yc1 , M zc1 Nm Tổng mô men t c dụng lên XĐK qui về trọng tâm C1

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các loại đoàn xe của Mỹ [30] 4

Hình 1.2 Các loại đoàn xe theo DAF [27] 4

Hình 1.3 Các loại đoàn xe phức hợp [16] 5

Hình 1.4 Các loại đoàn xe theo ti u chu n i t Nam [12] 6

Hình 1.5 oàn xe SMRM nghi n cứu [48] 12

Hình 1.6 Cấu trúc các dạng mô hình [36] 14

Hình 2.1 Khối lượng đoàn xe sơ mi rơ mooóc 18

Hình 2.2 H tọa độ cố định, cục bộ và quy dẫn của XSMRM 21

Hình 2.3 Ngoại lực tác dụng l n XSMRM 23

Hình 2.4 Sơ đ động lực học X K trong m t ph ng đư ng 25

Hình 2.5 Sơ đ động lực học SMRM trong m t ph ng đư ng 26

Hình 2.6 Sơ đ động lực học X K phương th ng đứng 27

Hình 2.7 Sơ đ động lực học SMRM phương th ng đứng 29

Hình 2.8 Sơ đ động lực học ngang X K 31

Hình 2.9 Sơ đ động lực học ngang SMRM 32

Hình 2.10 Sơ đ động lực học bánh xe 35

Hình 2.11 Mô hình h thống treo 35

Hình 2.12 c tính đàn h i của h thống treo nhíp [13] 35

Hình 2.13 ộng lực học thanh c n b ng dọc của c u 2,3 36

Hình 2.14 ộng lực học thanh c n b ng dọc của c u 4,5,6 37

Hình 2.15 Quan h hình học theo phương z của xe đ u o 38

Hình 2.16 Quan h hình học theo phương z của SMRM 39

Hình 2.17 Quan h hình học theo phương z của c u xe 40

Hình 2.18 Sơ đ động học h p y n ngựa 40

Hình 2.19 ực li n t tại h p y n ngựa của XSMRM 41

Hình 2.20 Sơ đ lực li n t lốp-đư ng 42

Hình 2.21 Sơ đ tính lực li n t lốp-đư ng theo Ammon [13] 45

Hình 3.1 Góc quay vô lăng 48

Hình 3.2 Mô men đ u vào khảo sát 49

Hình 3.3 Cấu trúc chương trình mô phỏng 53

Hình 3.4 Gia tốc và qu ng đư ng phanh tr n 6 loại đư ng 60Km h 55

Hình 3.5 thị h số tải trong động của XSMRM tr n 6 loại đư ng 60Km h 56

Hình 3.6 thị h số t n dụng bám của XSMRM tr n 6 loại đư ng 60Km h 57

Hình 3.7 thị h số trượt tr n 6 loại đư ng v n tốc 60Km/h 58

Hình 3.8 thị gia tốc và qu ng đư ng phanh XSMRM tr n 6 loại đư ng 80Km h 60

Hình 3.9 thị h số tải trong động của XSMRM tr n 6 loại đư ng 80Km/h 61

Hình 3.10 thị h số t n dụng bám của XSMRM tr n 6 loại đư ng 80Km/h 62

Hình 3.11 thị h số trượt của XSMRM tr n 6 loại đư ng v n tốc 60Km/h 62

Hình 3.12 thị gia tốc và qu ng đư ng phanh XSMRM v i 6 mức phanh 60 m h 64

Hình 3.13 thị tải trong động của XSMRM v i 6 mức phanh 60km/h 65

Hình 3.14 thị h số t n dụng bám của XSMRM v i 6 mức phanh 60Km h 66

Hình 3.15 thị h số trượt của XSMRM v i 6 mức phanh 60Km h 67

Hình 3.16 thị gia tốc và qu ng đư ng phanh XSMRM v i 6 mức phanh 80Km h 68

Hình 3.17 thị tải trong động của XSMRM v i 6 mức phanh 80Km/h 69

Hình 3.18 thị h số t n dụng bám của XSMRM v i 6 mức phanh 80Km/h 70

Hình 3.19 thị h số trượt của XSMRM v i 6 mức phanh 80Km/h 71

Hình 3.20 Gia tốc và qu ng đư ng phanh ứng v i các v n tốc hác tr n đư ng 0,8 73

Hình 3.21 Tải trọng động của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,8 74 Hình 3.22 H số t n dụng bám của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng

0,8 74

Hình 3.23 H số trượt của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,8 75

Hình 3.24 Gia tốc và qu ng đư ng phanh ứng v i các v n tốc hác tr n đư ng 0,6 77

Hình 3.25 Tải trọng động của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,6 78 Hình 3.26 H số t n dụng bám của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,6 78

Hình 3.27 H số trượt của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,6 79

Hình 3.28 Thông số hi u quả phanh ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 81

Hình 3.29 thị tải trong động ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 82

Hình 3.30 thị h số t n dụng bám ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 83 Hình 3.31 thị h số trượt của XSMRM v i 6 mức phanh 60Km h 84

Hình 3.32 Thông số hi u quả phanh ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,6 86

Hình 3.33 H số tải trong động ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,6 87

Hình 3.34 thị h số t n dụng bám ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,6 88 Hình 3.35 H số trượt của XSMRM ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax =0,6 88 Hình 3.36 Thông số hi u quả phanh ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 90

Hình 3.37 H số tải trong động ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 91 Hình 3.38 thị h số t n dụng bám ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 92

Hình 3.39 H số trượt của XSMRM ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 93

Hình 3.40 Hi u quả phanh ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 95

Hình 3.41 H số tải trong động ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 96

Hình 3.42 H số t n dụng bám ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 97 Hình 3.43 H số trượt của XSMRM ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax =0,8 98

Hình 3.44 Hi u quả phanh XSMRM ứng v i 12 mức nhanh ch m phanh 99

Hình 3.45 H số trượt của XSMRM ứng v i 12 mức nhanh ch m phanh 99

Hình 4.1 Kích thư c XSMRM thí nghi m 104

Hình 4.2 ực tác dụng l n ô tô theo phương th ng đứng 105

Hình 4.3 Sơ đ lắp đ t cảm bi n tr n XSMRM thí nghi m 107

Hình 4.4 Sơ đ xác định hàm h số bám của bánh xe 108

Hình 4.5 Sơ đ h thống thí nghi m đo hàm h số bám của bánh xe 109

Hình 4.6 Cảm bi n Loadcell ZSGB-A-30T 109

Hình 4.7 gá và cảm bi n loadcell ZSGB-A-30T 110

Hình 4.8 Cấu tạo cảm bi n đo gia tốc 110

Hình 4.9 Cấu tạo cảm bi n đo số v ng quay bánh xe Encoder 111

Hình 4.10 gá cảm bi n đo số v ng quay bánh xe 111

Hình 4.11 Sơ đ hối bộ thu nh n và x l tín hi u NI 112

Hình 4.12 Xe o và XSMRM thí nghi m 113

Hình 4.13 ắp đ t cảm bi n v n tốc góc bánh xe c u 5 và c u 6 114

Hình 4.14 ắp đ t cảm bi n đo lực dọc XSMRM 114

Hình 4.15 Sơ đ đấu d y cảm bi n và thi t bị đo 115

Hình 4.16 C n hối lượng c u xe 116

Hình 4.18 Hàm h số bám của bánh xe hi phanh tr n đư ng hô tại 50km/h 118

Hình 4.19 Hàm h số bám của bánh xe hi phanh tr n đư ng ư t tại 50 m h 118

Hình 4.20 ực phanh bánh xe 62 tr n đư ng hô tại 50km/h 119

Hình 4.21 Phản lực th ng đứng bánh xe 62 hi phanh tr n đư ng hô tại 50km/h 120

Hình 4.22 Sai l ch gi a t quả thí nghi m và mô phỏng 120

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Nhằm đ p ứng nhu cầu vận chuy n ngày càng cao của xã hội các đoàn xe s mi r moóc (ĐXSMRM) ngày càng ph t tri n đ phục vụ cho việc vận chuy n hàng hóa m y móc thiết bị Đoàn xe SMRM có th vận chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc và khối l ợng lớn công suất vận chuy n cao, chi phí vận chuy n thấp, ít tiêu hao nhiên liệu, giảm l ợng khí thải góp phần giảm n tắc giao thông và giảm ô nhi m môi tr ờng Tuy nhiên, việc ph t tri n ĐXSMRM cũng kéo theo nhiều hệ lụy cho xã hội cần phải khắc phục

nh : ĐXSMRM làm cầu đ ờng mau bị h hỏng; ĐXSMRM d mất ổn định và gây nhiều tai nạn giao thông Qua nghiên cứu thấy rằng c c vụ tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây

ra th ờng có liên quan đến hiệu quả phanh và kỹ thuật điều khi n của l i xe nhất là khi chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc phanh trong đ ờng vòng [23] Tai nạn giao thông

do ĐXSMRM gây ra đ ợc xã hội rất quan tâm nh ng ở Việt Nam ch a có nhiều công tr nh nghiên cứu về nó Hiện nay, ở Việt Nam ch a có công tr nh nào nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM Đ góp phần c ng với xã hội làm giảm tai nạn giao thông đặc biệt là tai

nạn giao thông do c c ĐXSMRM gây ra đề tài “Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường

có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông” đ ợc chọn đ nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đạt đ ợc là đã xây dựng mô hình và mô phỏng động lực học

phanh XSMRM khá gần với điều kiện thực có th khảo s t và mô phỏng c c trạng th i

phanh ĐXSMRM khi cho tr ớc c c hàm điều khi n của l i xe nh mô men chủ động, mô men phanh, góc quay vô lăng ở c c trạng th i đ ờng có hệ số b m kh c nhau cũng nh c c yếu tố ảnh h ởng kh c Trong luận n cũng tr nh bày ph ng ph p đo và xây dựng hệ thống thí nghiệm phanh ĐXSMRM Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc đ nh gi qua 2 thông số là gia tốc phanh và ổn định phanh th hiện qua sự tr ợt b nh xe, cũng nh góc lệch trục dọc gi a XĐK và SMRM Mô h nh cho phép khảo s t ảnh h ởng của t c động điều khi n xe nh c ờng độ phanh góc quay vô lăng cũng nh hệ số b m đến hiệu quả phanh ĐXSMRM

Đối t ợng nghiên cứu là ĐXSMRM 6 cầu chuyên d ng đ chở container 40 feet, đây

là một loại xe đ ợc sử dụng rất nhiều hiện nay ở Việt Nam Đoàn xe SMRM có hai thân,

Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm động lực học phanh không nghiên cứu sâu về kết cấu và vật liệu của hệ thống phanh cũng nh không nghiên cứu phản ứng của hệ thống phanh từ bàn đạp đến c cấu phanh

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Hiện nay nhiều ĐXSMRM của n ớc ngoài đ ợc nhập vào Việt Nam Một số công

ty trong n ớc cũng tham gia chế tạo lắp r p ĐXSMRM theo thiết kế và dây chuyền sản xuất của n ớc ngoài Hầu hết c c ĐXSMRM đ ợc chế tạo và l u hành ở Việt Nam đều theo tiêu chuẩn đ ờng s của n ớc ngoài Đ ờng s của Việt Nam làm ch a đủ chuẩn khí hậu lại ẩm ớt quanh năm xe ở Việt Nam th ờng xuyên chở qu tải nên ĐXSMRM ở Việt Nam th ờng d mất ổn định và gây tai nạn giao thông Kết quả nghiên cứu hiệu quả phanh ĐXSMRM của luận n là c sở ban đầu cho việc nghiên cứu động lực học phanh ĐXSMRM theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 7360:2008 - ISO 7634:2007, TCVN 10536:2014 - ISO 14792:2011, TCVN 10537: 2014 - ISO 14793:2011 [12], ISO 14794:

2011 [24] và tiêu chuẩn Châu u ECE-R13 [33]

Mô h nh và ch ng tr nh mô phỏng động lực học phanh ĐXSMRM cho phép khảo sát c c trạng th i phanh ĐXSMRM nhằm t m ra quy luật và giới hạn mất ổn định của đoàn

xe khi phanh trong nh ng điều kiện đ ờng và kỹ thuật l i xe kh c nhau giúp cho l i xe có

c sở điều khi n ổn định và an toàn Ngoài ra kết quả nghiên cứu của luận n có th làm tài liệu tham khảo cho c c công ty chế tạo nghiên cứu thay đổi kết cấu cải tiến sản phẩm; làm c sở cho c c nhà quản lý giao thông ban hành c c quy định về thiết kế chế tạo đăng

ki m vận hành và khai th c ĐXSMRM luận n cũng có th d ng làm tài liệu tham khảo cho c n bộ kỹ thuật và học viên ngành công nghệ ô tô Xa h n mô h nh và kết quả mô phỏng có th p dụng khi nghiên cứu thiết kế phân bố mô men phanh lý t ởng và mô phỏng hệ thống phanh khí có trang bị ABS vốn ch a đ ợc ph t tri n [52],

Điểm mới của luận án

Đoàn xe SMRM là một hệ nhiều vật cấu trúc phức tạp nên luận n sử dụng ph ng pháp tách cấu trúc đ thiết lập mô h nh ph ng ph p này cho phép mô đun ho c c phần

tử trong c hệ d dàng thay đổi cấu trúc và đặc tính cụm d thực hiện và ph hợp với t duy mô phỏng trên m y tính Dựa trên ph ng ph p t ch cấu trúc và sử dụng ph ng tr nh Newton-Euler đ thiết lập hệ ph ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu gồm 42

ph ng trình

Đi m mới của luận n là đã vận dụng hợp lý ph ng ph p t ch cấu trúc hệ nhiều vật

mô tả ĐXSMRM 6 cầu chuy n động trong hệ tọa độ t ng đối và sử dụng hệ ph ng tr nh Newton-Euler lập tr nh theo cấu trúc mô đun Với ph ng ph p này có th lập mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu và cho c c loại xe t ng tự kh c nhau Lần đầu tiên một hệ thống thí nghiệm động lực học phanh đ ợc tr nh bày ở Việt Nam có th x c định

đ ợc hàm hệ số b m x(sx) làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và mở rộng đ khảo s t động lực học phanh đoàn xe

Cấu tr c của luận án

Luận n tổng cộng có 125 trang bao gồm phần mở đầu ( 3 trang); Ch ng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (13 trang); Ch ng 2: Mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM (30 trang); Ch ng 3: Khảo s t động lực học phanh ĐXSMRM (56 trang); Ch ng 4: Thí nghiệm phanh ĐXSMRM (20 trang); Kết luận và kiến nghị ( 3 trang); Tài liệu tham khảo (52 tài liệu); Danh mục công tr nh đã công bố của luận n (10 công tr nh); luận n có 94

h nh và đồ thị 06 phụ lục

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Xu thế phát triển ĐXSMRM và tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu

Đoàn xe là một tổ hợp của nhiều xe đ n đ ợc nối với nhau bằng khớp quay Hiện nay trên thế giới có rất nhiều dạng đoàn xe nh xe kéo một hay nhiều r moóc đ n hoặc xe kéo SMRM kéo theo một số r moóc độc lập

Theo phân loại của Mỹ [30] đoàn xe đ ợc chia thành hai nhóm c bản nh :

- Đoàn xe SMRM (h nh 1.1a): loại 3 cầu 4 cầu 5 cầu 6 cầu

- Đoàn xe SMRM kéo r moóc (h nh 1.1b): loại 1 r moóc 2 r moóc

a) b) Hình 1.1 Các loại đoàn xe của Mỹ [30]

Theo phân loại của DAF [27] có c c loại đoàn xe c bản nh sau:

- Xe đầu kéo (hình 1.2A);

Ngoài ra đ nâng cao công suất vận tải theo [16] ng ời ta kết hợp c c loại c bản trên thành đoàn xe phức hợp nh :

- Xe tải 4 cầu kéo r moóc 3 cầu (H nh 1.3A);

- Xe tải 3 cầu kéo r moóc 5 cầu (H nh 1.3B);

- Xe tải 3 cầu kéo 2 r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3C);

- Xe tải 4 cầu kéo r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3D);

- Đoàn xe SMRM kéo r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3E);

- Đoàn xe SMRM kéo r moóc nhiều cầu (H nh 1.3F)

Hình 1.3 Các loại đoàn xe phức hợp [16]

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6211:2003 [12] Việt Nam có c c loại đoàn xe

đ ợc phép tham gia l u thông nh sau:

- Đoàn xe s mi r moóc kéo r moóc (h nh 1.4K)

Hình 1.4 Các loại đoàn xe theo ti u chu n i t Nam [12]

Hiện nay trên thế giới đang có nhu cầu tăng c ờng vận tải bằng đoàn xe đ tận dụng

nh ng hạ tầng giao thông c sở đã ph t tri n nhằm giải quyết vấn đề n tắc giao thông giảm l ợng khí thải giảm ô nhi m môi tr ờng Nghị quyết 96 53EC của Liên minh Châu

u x c định trọng l ợng và kích th ớc xe tải nặng cho phép xe tải có tải trọng lớn h n và dài h n nhằm phục vụ cho vận tải liên vận quốc tế việc này cho phép tăng khả năng vận tải giảm n tắc giao thông và giảm l ợng khí thải Tuy nhiên việc ph t tri n đoàn xe cũng kéo theo một số hệ lụy nh tăng p lực đối với đ ờng làm giảm tuổi thọ của đ ờng đồng thời cũng gia tăng tai nạn giao thông Trong đó phanh là một yếu tố gây tai nạn giao thông của đoàn xe [23]

Nhằm đ p ứng nhu cầu ngày càng cao về vận chuy n hàng hóa c c n ớc trên thế giới đã sử dụng rất nhiều đoàn xe SMRM Theo thống kê ở Mỹ năm 2 13 có khoảng 5 6 triệu ĐXSMRM [46] T nh h nh sử dụng ĐXSMRM ở Châu u trong nh ng năm gần đây cũng ph t tri n rất mạnh Đến năm 2 12 số l ợng ĐXSMRM ở c c n ớc Châu u nh :

Ph p khoảng 310 ngàn xe Đức gần 29 ngàn xe Phần Lan h n 27 ngàn xe Tây Ban Nha

h n 25 ngàn xe Thổ Nhĩ K h n 2 ngàn xe Hà Lan h n 13 ngàn xe khoảng 100 ngàn xe Rumani gần 8 ngàn xe Công hòa Séc khoảng 50 ngàn xe [44]

Ở Việt Nam hiện nay số l ợng ĐXSMRM cũng ph t tri n rất mạnh theo số liệu của Cục Đăng ki m Việt Nam hiện nay cả n ớc có gần 70.000 ĐXSMRM Số l ợng ĐXSMRM tăng mạnh ở c c địa ph ng có nhiều bến cảng khu công nghiệp cửa khẩu nh Thành phố Hải Phòng tính đến th ng 7 năm 2 13 có khoảng 7.1 ĐXSMRM [50], thành phố Hồ Chí Minh đến cuối năm 2 15 có gần 11.5 ĐXSMRM [49]

Đoàn xe SMRM có u đi m là vận chuy n đ ợc nhiều hàng hóa và có th vận chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc lớn nên chi phí vận chuy n thấp giảm số

l ợng xe tham gia vận chuy n giảm n tắc giao thông giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhi m

môi tr ờng Hiện nay số l ợng hàng hóa vận chuy n bằng ĐXSMRM chiếm tỉ lệ rất cao Theo thống kê của Eurostat [44] đoàn xe vận chuy n khoảng 50% tổng l ợng hàng hóa chuyên chở của c c n ớc c biệt ở Phần Lan chiếm 57 Thụy Đi n chiếm 52

Tuy nhiên, do ĐXSMRM có kích th ớc và khối l ợng lớn nên d mất ổn định chuy n động và gây tai nạn giao thông Hà Lan cho phép chiều dài tối đa 25 25m khối

l ợng tối đa 6 kg (c c n ớc Bắc u t ng ứng 18 75m và 5 kg) [52].Tai nạn giao thông đang là nổi lo chung của toàn nhân loại Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới WHO công bố ngày 19 4 2 7 [43] trung b nh mỗi năm tai nạn giao thông làm chết khoảng 1 2 triệu ng ời và làm bị th ng khoảng 35 triệu ng ời

Ở Mỹ vào năm 1996 và 1997 trung b nh mỗi năm có khoảng 15 ngàn vụ tai nạn lật

xe tải nặng trong đó có h n 9 ngàn ĐXSMRM [18] Năm 2 13 có h n 35 ngàn ng ời chết 3 8 triệu ng ời bị th ng v tai nạn giao thông [26]

Ở Việt Nam Theo thống kê của Ủy ban An toàn giao thông quốc gia năm 2 13 cả

n ớc xảy ra 31.266 vụ tai nạn giao thông làm 9.8 5 ng ời chết và 32.253 ng ời bị th ng [45] Năm 2 14 xảy ra 25.322 vụ tai nạn giao thông làm 8.996 ng ời chết và 24.417 ng ời

bị th ng [51]

Tai nạn giao thông xảy ra đối với ĐXSMRM do rất nhiều nguyên nhân trong đó nguyên nhân chủ yếu là do đoàn xe mất ổn định chuy n động trên đ ờng khi tăng tốc khi phanh, khi v ợt xe tr nh ch ớng ngại vật khi chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc khi đoàn xe đi vào đ ờng vòng V vậy việc nghiên cứu ảnh h ởng của đ ờng và kỹ thuật vận hành đến hiệu quả phanh ĐXSMRM là vấn đề có ý nghĩa thực ti n và cấp b ch trong t nh

h nh hiện nay ở Việt Nam

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay có một số công tr nh nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô và một

số luận văn nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc công bố tiêu bi u nh sau:

Phạm H u Nam đã nghi n cứu phương pháp đánh giá phanh ô tô [10] T c giả đã

xây dựng đ ợc c c bi u thức to n học bi u di n quan hệ phụ thuộc gi a hệ số b m với tốc

độ chuy n động của ô tô và độ tr ợt của b nh xe với mặt đ ờng trong qu tr nh phanh; đã

sử dụng ph ng ph p thống kê vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm đ nghiên cứu t c động đồng thời của nhân tố tốc độ và p suất ảnh h ởng tới sự làm việc của c cấu phanh ô

tô; đồng thời đã tiến hành thí nghiệm nghiên cứu hiệu quả phanh ô tô khi c cấu phanh bị

ớt Tuy nhiên đề tài ch a xét đến ảnh h ởng của đ ờng và c c yếu tố vận hành đến hiệu quả phanh ô tô

Đào Đ nh Tại đã nghi n cứu ổn định xe o bán moóc quay v ng [3] T c giả đã

nghiên cứu xe kéo b n moóc 3 cầu bằng mô h nh phẳng tuyến tính nhằm t m miền vận tốc

ổn định tr ợt bên và sử dụng mô h nh không gian tuyến tính đ t m miền vận tốc ổn định lật bên khi quay vòng Đề tài đã sử dụng mô h nh lốp tuyến tính đ nghiên cứu động lực học xe kéo b n moóc khi quay vòng nên không mô tả đ ợc trạng th i t ch b nh và ch a nghiên cứu c c yếu tố ảnh h ởng đến hiệu quả phanh xe kéo b n moóc khi quay vòng

D ng Tiến Minh đã nghi n cứu chất lượng phanh ô tô qu n sự v i h thống phanh

có lắp bộ đi u h a lực phanh [2] T c giả đã xây dựng mô h nh to n đ nghiên cứu động

lực học phanh ô tô hai cầu có lắp bộ điều hòa lực phanh; khảo s t ảnh h ởng của bộ điều hòa lực phanh tới chất l ợng phanh ô tô quân sự sử dụng ở Việt Nam; thực nghiệm đo chất

l ợng phanh trên ô tô quân sự sử dụng ở Việt Nam có lắp bộ điều hòa lực phanh

Nguy n Sĩ Đỉnh đã nghi n cứu động lực học dẫn động phanh thủy lực đ lắp h

thống chống h m cứng bánh xe l n ô tô qu n sự [6] T c giả đã ứng dụng mô h nh đàn hồi

đ thiết lập mô h nh động lực học dẫn động phanh thủy lực; khảo s t chế độ làm việc đặc

tr ng của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực làm c sở đ lựa chọn c c mô đun tiêu chuẩn của hệ thống ABS lắp cho ô tô UAZ-3152; sử dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng động lực học dẫn động phanh thuỷ lực và thử nghiệm qu tr nh phanh ô tô cho 2 tr ờng hợp có lắp ABS và không lắp ABS Tuy nhiên đề tài ch a khảo s t tính ổn định h ớng chuy n động của ô tô khi phanh

Lại Năng Vũ đã nghi n cứu h thống đi u hi n quá trình phanh ô tô [5] T c giả đã

nghiên cứu hệ thống điều khi n qu tr nh phanh ô tô đề xuất cấu trúc tổng th và thuật

to n điều khi n cho hệ thống phanh ABS; xây dựng mô h nh mô phỏng hệ thống phanh ABS và thiết kế chế tạo bộ điều khi n ECU-ABS Tuy nhiên đề tài ch a giải quyết đầy đủ yêu cầu của hệ thống phanh ABS nh khả năng tự chẩn đo n l u b o lỗi hệ thống và tự động điều khi n khi vào đ ờng vòng

Hồ H u H ng đã nghi n cứu h thống ABS dẫn động hí n n [4] T c giả đã xây

dựng mô h nh mô phỏng chuy n động của ô tô kết hợp với mô h nh mô phỏng của hệ thống phanh và hệ thống ABS; mô phỏng qu tr nh phanh của ô tô sử dụng hệ thống phanh khí nén có ABS; đề xuất thuật to n điều khi n, ng ỡng gia tốc góc điều khi n tần số điều

khi n của hệ thống phanh khí nén có lắp ABS; thực nghiệm hệ thống phanh ABS khí nén trên ô tô tải Tuy nhiên đề tài ch a xét đến ảnh h ởng của góc quay thân xe đến thuật to n điều khi n hệ thống ABS khí nén

Nguy n Tiến Thành đã nghi n cứu ổn định phanh đoàn xe [7] T c giả đã sử dụng

mô h nh một dãy tuyến tính đ lập mô h nh đoàn xe s mi r moóc 5 cầu xây dựng hệ

ph ng tr nh vi phân chuy n động và sử dụng phần mềm Matlab Simulink đ mô phỏng khảo s t động lực học phanh của đoàn xe s mi r moóc trên đ ờng thẳng Đề tài ch a có thí nghiệm đ x c định thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t cũng nh ch a có ki m chứng mô h nh

Chu Văn Hu nh đã nghi n cứu hảo sát động lực học phanh đoàn xe [1] T c giả đã

xây dựng mô h nh phẳng tuyến tính và thiết lập hệ ph ng tr nh vi phân to n học mô tả quỹ đạo chuy n động của đoàn xe b n moóc 5 cầu Đề tài thực hiện khảo s t động lực học phanh đoàn xe bằng phần mềm Matlab Simulink Tuy nhiên t c giả ch a đ nh gi một

c ch tổng th cũng nh ch a có thực nghiệm ki m chứng kết quả tính to n

Nh n x t: Các đ tài nghi n cứu v động lực học phanh XSMRM i t Nam c n

há hi m tốn, chủ y u là các lu n văn thạc s Do XSMRM có t cấu phức tạp, si u trư ng, si u trọng n n đ đơn giản trong quá trình nghi n cứu h u h t các tác giả đ u s dụng mô hình ph ng đ x y dựng h phương trình động lực học XSMRM n n chưa mô tả được đ y đủ cấu trúc c n thi t của đoàn xe a số các công trình đ công bố đ u s dụng

mô hình ph ng đ thi t l p h phương trình và ch d ng lại vi c s dụng ph n m m đ

mô phỏng, hảo sát tr n máy tính chứ hông có thí nghi m thực t tr n đư ng

1.2.2 Tình hình nghiên cứu của thế giới

Đến nay trên thế giới đã có rất nhiều công tr nh nghiên cứu về hiệu quả phanh ô tô và đoàn xe đ ợc công bố [15, 18, 21, 23, 25, 30, 34] C c nghiên cứu tập trung giải quyết vấn

đề nâng cao hiệu quả phanh và an toàn chuy n động cho ô tô Trên c sở c c nghiên cứu

đó nhiều hệ thống phanh có điều khi n bằng điện tử đ ợc thiết kế, chế tạo và sử dụng rộng rãi nh : Bộ điều hoà lực phanh hệ thống phanh chống bó cứng b nh xe ABS hệ thống phanh khí nén điều khi n điện tử EPD hệ thống điều khi n ổn định điện tử ESP … Tuy nhiên, c c công tr nh nghiên cứu về hiệu quả phanh của ĐXSMRM đặc biệt là nghiên cứu phanh trên đ ờng có hệ số b m thấp đ ờng vòng th trên thế giới hiện nay ch a có nhiều Một số nghiên cứu tiêu bi u liên quan đến đề tài mà luận n tham khảo đ ợc nh sau:

h nh một dãy tuyến tính và viết hệ ph ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM; khảo s t

c c thông số động lực học phanh ĐXSMRM Đề tài sử dụng mô h nh phẳng một dãy tuyến tính nên ch a nghiên cứu đ ợc sự kh c nhau của lực phanh, phản lực thẳng đứng của

đ ờng t c dụng lên b nh xe hệ số tr ợt c c b nh xe bên tr i và bên phải ĐXSMRM cũng

nh ch a quan tâm sự ảnh h ởng của hệ thống treo đến hiệu quả phanh ĐXSMRM

Công ty DAF trucks NV đã nghi n cứu th nghi m phanh XSMRM [16] Đây là

công tr nh nghiên cứu thử nghiệm xe mới sản xuất trên c c loại đ ờng kh c nhau và trong phòng thí nghiệm đ đ nh gi hiệu quả phanh của ĐXSMRM, đ ki m tra t nh trạng kỹ thuật của hệ thống phanh tr ớc khi xuất x ởng Đề tài nghiên cứu thực nghiệm này chỉ ph hợp cho một loại ĐXSMRM cụ th ứng với t nh trạng kỹ thuật tại thời đi m mới sản xuất

Algirdas anulevicius và Kazimieras Giedra đã nghi n cứu đánh giá hi u quả phanh

của đoàn xe o rơmoóc [14] C c t c giả này đã nghiên cứu lý thuyết đ tính to n khảo

s t sự ảnh h ởng của vận tốc đoàn xe kéo r moóc và hệ số b m của b nh xe với mặt

đ ờng đến quãng đ ờng phanh gia tốc phanh Đề tài chỉ nghiên cứu lý thuyết bằng mô hình toán và không quan tâm đến ổn định phanh đoàn xe là góc quay thân xe đầu kéo và góc quay thân r moóc

Steven M Karamihas, Thomas D Gillespie và Stephen M Riley đã nghi n cứu ảnh

hư ng của sự ph n bố tải trọng đ n động lực học của XSMRM [32] C c t c giả sử dụng

mô h nh một dãy phẳng đ tính to n động lực học của ĐXSMRM và khảo s t ảnh h ởng của sự phân bố tải trọng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM bằng ph ng ph p lý thuyết trên

mô h nh ĐXSMRM 5 cầu Đề tài sử dụng mô h nh phẳng một dãy tuyến tính nên ch a nghiên cứu đ ợc sự phân bố tải trọng lên c c b nh xe bên tr i và bên phải của c c cầu ảnh

h ởng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM

Rod George, Brendan Gleeson, Matt Elischer, Euan Ramsay đã nghi n cứu ổn định

động lực học, phản ứng của xe trong quá trình phanh đoàn xe o rơmoóc [31] Đây là

công tr nh nghiên cứu thực nghiệm đo ki m tra động lực học phanh đoàn xe kéo r moóc mới sản xuất trên đ ờng bê tông nhựa ở Úc

David John Matthew Sampson đã nghi n cứu đi u hi n góc quay lắc ngang của

đoàn xe có h p nối [17] T c giả sử dụng mô h nh không gian nghiên cứu việc sử dụng

các hệ thống điều khi n tích cực đ ki m so t góc lắc ngang của thân xe, bao gồm cả việc

sử dụng thanh chống quay tích cực đ cải thiện sự ổn định góc quay thân xe của ô tô và đoàn xe hạng nặng Đây là đề tài nghiên cứu đ hoàn thiện kết cấu và điều khi n góc lắc

ngang và quay thân xe ch a quan tâm nhiều đến hiệu quả phanh

Fawzi P Bayan, Anthony D Cornetto III, Ashley Dunn, Eric Sauer đo th i gian

phanh xe đ u o hi chạy th ng tr n đư ng b tông hô tại trung t m nghi n cứu giao thông ông iberty, Ohio [20] C c t c giả thí nghiệm đo thời gian phanh khi cho xe

đầu kéo chạy ở hai tốc độ 13 4 m s (3 mph) và 27 m s (6 mph) rồi phanh khẩn cấp trong bốn tr ờng hợp: xe đầu kéo không kéo SMRM, xe đầu kéo kéo SMRM không tải xe đầu kéo kéo SMRM 1 2 tải xe đầu kéo kéo SMRM đầy tải Đây là đề tài nghiên cứu thực nghiệm đo hiệu quả phanh xe đầu kéo trên đ ờng thẳng c c t c giả chỉ đo thời gian phanh

ch a quan tâm đến ổn định phanh của xe đầu kéo và SMRM

Devin Elsaser, Frank S.Barickman, Heath Albecht, Jason Church, Guogang Xu, Mark Heitz nghi n cứu ổn định góc quay th n XSMRM [19] C c t c giả đã thí nghiệm đo góc quay thân xe của 3 loại ĐXSMRM có trang bị hệ thống điều khi n ổn định điện tử Volvo 2 6 Freightliner 2 6 Sterling 2 8 trên đ ờng cao tốc ở Mỹ Đây là đề tài nghiên cứu thực nghiệm đo ổn định ĐXSMRM đ t m giới hạn ổn định của đoàn xe

Nh n x t: Tr n th gi i có một số công trình nghi n cứu v động lực học phanh

XSMRM đ công bố a số các tác giả tr n th gi i s dụng phương pháp nghi n cứu l thuy t b ng mô hình một d y, hai d y ho c phương pháp thực nghi m đ nghi n cứu động lực học phanh XSMRM Một số mô hình chưa mô tả đ y đủ cấu trúc của đoàn xe và chưa tích hợp các trạng thái phản ứng của lái xe hi phanh Hư ng nghi n cứu chủ y u của các nhà hoa học tr n th gi i là n ng cao hi u quả phanh và ổn định chuy n động của XSMRM Thông qua các nghi n cứu đó đ thi t , ch tạo và đ xuất bắt buộc s dụng

h thống phanh ABS tr n XSMRM Mỹ và Ch u u

Nghi n cứu phanh đoàn xe là tốn m và phức tạp giảm b t chi phí hảo nghi m thư ng s dụng mô hình và mô phỏng động lực học đoàn xe n nay đ có nhi u mô hình động lực học đoàn xe nhưng thư ng hông đ y đủ Một mô hình đ y đủ là phải mô tả được các lực dọc và ngang bánh xe cho t ng bánh xe độc l p v i vi c xác định các lực phương

th ng đứng chịu ảnh hư ng động lực học phương th ng đứng (tịnh ti n, lắc dọc, lắc ngang); ngoài ra mô hình phải chấp nh n các thông số đi u hi n tích hợp của lái xe như tăng tốc, phanh và quay vô lăng cũng như chấp nh n các thay đổi ngoại cảnh như h số bám Theo các tài li u NCS có được chưa có một mô hình nào đáp ứng được các y u c u

đó

1.3 M c tiêu đ i tư ng phương pháp nghiên cứu và giới hạn của đề tài

1.3.1 M c tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của Luận n là nghiên nghiên cứu Động lực học phanh đoàn xe trên đ ờng

có hệ số b m kh c nhau bằng Lý thuyết và Thực nghiệm

Về lý thuyết xây dựng mô h nh và mô phỏng động lực học ĐXSMRM với c c nội dung:

- Nghiên cứu xây dựng mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu mô tả đầy đủ

c c điều kiện ngoại cảnh và cấu trúc đoàn xe với c c yếu tố t ng t c có tính phi tuyến

- Khảo s t phanh ĐXSMRM trong c c điều kiện đ ờng và kỹ thuật l i xe kh c nhau

nh : Phanh trên c c loại đ ờng có hệ số b m kh c nhau phanh với vận tốc ban đầu kh c nhau phanh với c ờng độ kh c nhau và phanh trong đ ờng vòng

- Trên c sở c c ph ng n khảo s t phanh ĐXSMRM s đề xuất một số giải ph p nâng cao hiệu quả phanh nhằm giảm thi u tai nạn giao thông

Về thực nghiệm:

- Thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng thẳng khô và ớt đ x c định hàm hệ số

b m của b nh xe theo hệ số tr ợt làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và ki m chứng đ nh gi mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM

1.3.2 Đ i tư ng nghiên cứu

Hình 1.5 oàn xe SMRM nghi n cứu [48]

Đoàn xe SMRM 6 cầu gồm XĐK Trung Quốc FAW 3 cầu và SMRM Tân Thanh

4 F 3 cầu đ ợc chọn làm đối t ợng nghiên cứu đ thiết lập mô h nh động lực học phanh đoàn xe khảo s t c c yếu tố ảnh h ởng của đ ờng và kỹ thuật l i xe đến hiệu quả phanh ĐXSMRM và thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng đ x c định hàm hệ số b m của

b nh xe theo hệ số tr ợt

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu

Đ nghiên cứu động lực học phanh ĐXSMRM ng ời ta th ờng tiến hành song song hai ph ng ph p: ph ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh (phẳng hoặc không gian) và ph ng ph p thực nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng Ph ng ph p nghiên cứu

lý thuyết bằng mô h nh có lợi thế là không cần xe mẫu không cần hệ thống thí nghiệm có

th d dàng thay đổi tham số và có th xây dựng đ ợc quan hệ nội hàm của qu tr nh động lực học đoàn xe Ph ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh ph hợp cho nh ng

n ớc thiếu điều kiện thí nghiệm và lợi thế cho giai đoạn đầu ph t tri n

Ph ng ph p thực nghiệm cần phải có xe mẫu đ ờng thử và hệ thống thí nghiệm Ngoài ra, thí nghiệm đoàn xe trên đ ờng là nguy hi m cần có giải ph p an toàn Thí nghiệm phanh cho kết quả s t thực tế nh ng kết quả đó chỉ đúng với một loại xe một loại

đ ờng và ứng với một t nh huống phanh của l i xe nhất định T nh huống phanh trên

đ ờng của l i xe là qu tr nh không th nhắc lại đ ợc Do đó đ nghiên cứu phanh đoàn xe

th tốt nhất phải kết hợp gi a nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh và thí nghiệm nhằm ph t

uy nh ng u đi m của ph ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh và đảm bảo độ tin cậy của c c kết quả tính to n

Ở Việt Nam hiện nay thiết bị thí nghiệm về ĐXSMRM rất hạn chế đoàn xe có kết cấu kh phức tạp khối l ợng và kích th ớc lớn Nên luận n chọn ph ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh không gian phi tuyến và thực nghiệm phanh ĐXSMRM trên

đ ờng đ x c định thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và ki m chứng mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM

Đoàn xe SMRM là hệ nhiều vật liên kết phức tạp Do đó mô h nh động lực học

phanh ĐXSMRM là mô h nh tích hợp hay mô h nh lai (Hybrid Model) gồm mô hình cơ

học h nhi u v t đ ợc mô tả bằng hệ ph ng tr nh Newton-Euler và các mô hình xác định lực li n t nh mô h nh hệ thống treo mô h nh khớp yên ngựa (mâm xoay) và mô h nh

lốp nh h nh (1.6) C c mô h nh liên kết đ ợc Christoph Halfmann [36] gọi là mô h nh thích nghi (Adaptive Model) Mô hình thích nghi là dạng mô h nh biết qui luật vật lý

nh ng tham số cấu trúc thay đổi tu thuộc vào từng đối t ợng cụ th ; Mô h nh thích nghi

th ờng đ ợc thiết lập bằng lý thuyết và thực nghiệm đ x c định c c tham số hiệu chỉnh cho ph hợp với từng đối t ợng; Trong ĐXSMRM mô h nh lốp là mô h nh thích nghi biết

đ ợc qui luật vật lý nh ng ch a biết c c tham số của mô h nh; c c tham số này cần phải thí nghiệm đ x c định chính x c theo từng loại liên kết lốp-đ ờng cụ th

Mô hình tích h p

Mô hình lai - Hydrid Model

Mô h nh lý thuyết + Mô hình thích nghi

đ ợc mục tiêu nghiên cứu

(i) Ph ng ph p lý thuyết: Sử dụng ph ng ph p t ch cấu trúc Hệ nhiều vật MBS

và mô tả toán học bằng hệ Ph ng tr nh Newton-Euler Các lực liên kết gi a các vật của c hệ là phi tuyến đ ợc mô tả bằng các mô hình thích nghi (adaptive model) Mô hình lốp là mô h nh thích nghi Nh vậy mô h nh động lực học phanh đoàn xe là mô hình lai (Hybrid model) gồm mô h nh c học và mô hình thích nghi

(ii) Ph ng ph p thí nghiệm: đo động lực học phanh trên đ ờng (ch ng 4)

1.4 Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận án

1.4.1 Nội dung nghiên cứu

Đ đạt đ ợc mục tiêu nghiên cứu đã đề ra nội dung nghiên cứu của luận n gồm các phần chính nh sau:

- Nghiên cứu tổng quan về hiệu quả phanh ô tô các tiêu chí tiêu chuẩn đ nh gi hiệu quả phanh ô tô;

- Phân tích cấu trúc và lập mô h nh không gian đ mô tả động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu;

- Thiết lập hệ ph ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM;

- Mô phỏng c c qu tr nh phanh đặc tr ng trên đ ờng thẳng và trong đ ờng vòng;

- Thí nghiệm x c định hàm hệ số b m dọc theo hệ số tr ợt x(sx) khi phanh của b nh

xe trên đ ờng khô và ớt;

- Đ nh gi hiệu quả phanh của ĐXSMRM thông qua c c ph ng n khảo s t;

1.4.2 Giới hạn của đề tài

Phanh đoàn xe là lĩnh vực rất rộng gồm (i) tối u kết cấu hệ thống phanh tối u tham số bố trí chung đoàn xe (ii) động lực học đoàn xe và (iii) điều khi n phanh đoàn xe Trong khuôn khổ hạn chế Luận n chỉ nghiên cứu động lực học đoàn xe: nghiên cứu c c yếu tố ảnh h ởng của đ ờng nh hệ số b m kỹ thuật vận hành nh tốc độ bắt đầu phanh,

c ờng độ phanh góc quay vô lăng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM

1.5 Tóm tắt chương 1

Hiện nay ĐXSMRM đ ợc sử dụng rất nhiều ở c c n ớc trên thế giới và ở Việt Nam Đoàn xe SMRM mang lại nhiều lợi ích kinh tế, xã hội nh ng cũng gây ra nhiều tai nạn giao thông cần phải nghiên cứu khắc phục Trên thế giới đã có nhiều công tr nh nghiên cứu

về hệ thống phanh ĐXSMRM và đạt đ ợc nh ng kết quả rất khả quan; đã đề xuất p dụng

hệ thống phanh ABS trên ĐXSMRM ở Mỹ và Châu u Ở Việt Nam còn ít công tr nh nghiên cứu về ĐXSMRM, ch a có công tr nh nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM

đ ợc công bố và ch a có qui định bắt buộc sử dụng hệ thống phanh ABS trên ĐXSMRM Hiện nay tiêu chí đ nh gi hiệu quả phanh ĐXSMRM khi nghiên cứu ch a có công

bố cụ th Khi nghiên cứu th ờng đ nh gi hiệu quả phanh bởi hai tiêu chí chủ yếu là gia tốc phanh và ổn định quỹ đạo chuy n động thông qua góc lệch gi a thân XĐK và thân SMRM (K), trong đó tiêu chí ổn định chuy n động của đoàn xe khi phanh là quan trọng nhất [12, 19, 24, 33] Đ nghiên cứu hiệu quả phanh ĐXSMRM luận n chọn ph ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh không gian phi tuyến kết hợp với ph ng ph p thực nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng

Chương 2 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHANH

ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC

Việc thiết lập mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM dựa vào ph ng ph p t ch cấu trúc và thực hiện theo c c b ớc nh sau: phân tích đặc đi m cấu trúc khung vỏ, ki u hệ thống treo ki u lốp; định nghĩa hệ toạ độ cố định và các hệ toạ độ vật toạ độ suy rộng toạ

độ qui dẫn; t ch cấu trúc ĐXSMRM thành nhiều vật và x c định nội lực hệ thống treo lực

t ng t c lốp–đ ờng; viết ph ng tr nh Newton–Euler cho c c vật và liên kết c c vật theo các mô đun; giải ph ng tr nh vi phân bằng ph ng ph p số [9, 13]

2.1 Ph n tích cấu tr c ĐXSMRM và giả thiết khi lập mô hình

Đoàn xe SMRM có 2 thân gồm XĐK và SMRM liên kết với nhau bằng khớp yên ngựa Hiện nay c c hãng sản xuất th ờng sử dụng hai loại khớp yên ngựa là: Khớp yên ngựa loại hai trục tự do có nguyên lý làm việc giống nh khớp c c đăng; với loại này th liên kết gi a XĐK và SMRM là liên kết động lực học, XĐK và SMRM có th quay t ng đối với nhau quanh trục Y trục Z và có th truyền mô men qua lại lẫn nhau theo trục X Khớp yên ngựa loại ba trục tự do có nguyên lý hoạt động giống nh khớp cầu, liên kết gi a XĐK và SMRM là liên kết động học, XĐK và SMRM có th quay t ng đối với nhau quanh 3 trục X, Y, Z

Đoàn xe SMRM đang nghiên cứu đ ợc sử dụng khớp yên ngựa loại hai trục tự do nên khối l ợng đ ợc treo của XĐK và SMRM có th quay quanh trục Z trục Y và truyền

mô men xoắn trục X qua lại lẫn nhau Trên thực tế chốt của khớp yên ngựa có khe hở ban đầu nên khi khối l ợng đ ợc treo của XĐK và SMRM quay t ng đối một góc β < 8o th khớp yên ngựa là khớp cầu (không truyền mô men xoắn trục X qua lại lẫn nhau) Khi khối

l ợng đ ợc treo của XĐK và SMRM quay t ng đối một góc β > 8o th khớp yên ngựa là khớp c c đăng (truyền mô men xoắn trục X qua lại lẫn nhau) [30, 42]

Liên kết gi a khối l ợng đ ợc treo và không đ ợc treo của ĐXSMRM thông qua hệ thống treo nhíp đ ợc mô tả bằng c c nội lực hệ thống treo là c c hàm phi tuyến Đoàn xe SMRM có 6 cầu đ ợc bố trí c ch xa và không đều nhau: cầu 1 là cầu dẫn h ớng (steering axle), loại trục đ n (single axle) sử dụng hệ thống treo phụ thuộc; cầu 2 và cầu 3 là cầu chủ động loại cụm trục kép sử dụng hệ thống treo cân bằng (Tandem axle group); cầu 4 5

6 là cầu bị động sử dụng hệ thống treo cân bằng liên tiếp loại cụm 3 trục (Tri-axle group) Liên kết gi a xe và đ ờng thông qua c c b nh xe đàn hồi chịu biến dạng ở ph ng thẳng đứng ph ng ngang th hiện qua phản lực lốp-đ ờng Lốp và đ ờng t ng t c với

tố và th ờng xuyên thay đổi trong qu tr nh làm việc của ĐXSMRM

Hệ vật:

Dựa vào ph ng ph p t ch cấu trúc hệ nhiều vật luận n chia ĐXSMRM nghiên cứu thành 8 khối l ợng (vật) c bản nh h nh (2.1):

(i) Khối l ợng đ ợc treo của XĐK là mc1 đặt tại trọng tâm C1 của XĐK;

(ii) Khối l ợng đ ợc treo của SMRM là mc2 đặt tại trọng tâm C2 của SMRM; (iii) Khối l ợng không đ ợc treo của cầu thứ i là mAi đặt tại trọng tâm Ai của cầu thứ i (i = 1 6)

mô men liên kết

(i) Liên kết gi a xe kéo và SMRM thông qua khớp yên ngựa Đây là liên kết vừa động học (phụ thuộc 3 góc Euler k ,  k , k ) vừa động lực học (phụ thuộc động lực học của XĐK và SMRM)

(ii) Liên kết gi a khối l ợng đ ợc treo và không đ ợc treo

(iii) Liên kết lốp-đ ờng thông qua các lực t ng t c b nh xe Fx, Fy, Fz

Một số giả thiết để thiết l p mô hình:

Mục tiêu của luận n là nghiên cứu các nhân tố ảnh h ởng đến hiệu quả phanh nh

hệ số b m và kỹ thuật vận hành nh c ờng độ phanh vận tốc bắt đầu phanh góc quay vô lăng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM Mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM rất phức tạp

đ đ n giản trong qu tr nh thiết lập mô h nh ta sử dụng một số giả thiết nh sau:

(1) Đoàn xe SMRM đối xứng trục theo chiều dọc;

(2) Cầu xe không quay quanh trục y (Ai = 0, i=1÷6);

(3) Cầu xe chuy n động tịnh tiến theo trục x và quay quanh trục z c ng với khối

l ợng đ ợc treo của XĐK (xAi = xc1, Ai = c1 i=1 3) và SMRM (xAi = xc2,

Ai = c2, i=4÷6);

(4) Xem khớp yên ngựa nh khớp lý t ởng bỏ qua đàn hồi và ma s t trong khớp yên ngựa;

(5) Bỏ qua mô men quay b nh xe quanh trục z và lực gió ngang;

(6) Độ đàn hồi của hệ thống treo tuyến tính trong miền làm việc và phi tuyến khi chạm vấu giới hạn hành trình;

(7) Độ cứng h ớng kính lốp không thay đổi khi ch a t ch b nh;

(8) Bỏ qua xoắn khung của thân XĐK và SMRM

2.2 Phương pháp lập mô hình

Đoàn xe SMRM có cấu trúc phức tạp thuộc hệ nhiều vật gồm 2 thân liên kết với nhau bằng khớp yên ngựa Đ mô tả động lực học cho hệ nhiều vật ta có th sử dụng c c

ph ng ph p Newton-Euler D’Alembert Jourdain Lagrange [9, 13, 30] Trong đó

ph ng ph p Newton-Euler đ n giản h n ph hợp với hệ nhiều vật Ph ng ph p này cho phép phân chia cấu trúc và lập tr nh theo mô đun có th x c định đ ợc c c quan hệ nội hàm Ph ng ph p t ch cấu trúc là tại một đi m cắt bất k ta thay vào đó c c lực hoặc mô men c ng ph ng ng ợc chiều bằng trị số Khi đó c c nội lực của hệ trở thành lực tác động của vật làm cho vật chuy n động; chuy n động của vật riêng r lúc đó cũng t ng

đ ng với chuy n động của nó trong hệ [9, 13, 30]

2.2.1 Định nghĩa hệ tọa độ cho ĐXSMRM

Chuy n động của ĐXSMRM là chuy n động phức hợp gồm 3 chuy n động tịnh tiến theo 3 ph ng x y z và 3 chuy n động quay quanh 3 trục toạ độ t ng ứng là    , , Do

đó đ mô tả chuy n động của ĐXSMRM ta cần thiết lập một hệ tọa độ Descartes thuận bao gồm hệ toạ độ cố định G(OXYZ) và c c hệ tọa độ vật hay hệ toạ độ cục bộ B(Cxyz)

Hệ tọa độ cố định G(OXYZ) có trục OZ vuông góc với mặt phẳng đ ờng (XOY)

C c hệ tọa độ vật B(Cxyz) có trục Cz song song với trục OZ hệ toạ độ B(Cxyz) có th quay trong hệ toạ độ G(OXYZ) với c c góc t ng ứng là    , , và ng ợc lại

Nh phần trên đã phân tích đối với ĐXSMRM 6 cầu đ ợc chia làm 8 vật (khối

l ợng) nên ta thiết lập c c hệ toạ độ vật (hệ toạ độ cục bộ) và toạ độ qui dẫn nh sau:

(i) H tọa độ cục bộ H tọa độ v t

- Hệ toạ độ cục bộ của XĐK là C1(xc1 yc1 zc1) đặt tại trọng tâm C1 của XĐK với 6 tọa độ suy rộng (xc1 yc1 zc1; c1 c1 c1);

- Hệ toạ độ cục bộ của SMRM là C2(xc2 yc2 zc2) đặt tại trọng tâm C2 của SMRM với 6 tọa độ suy rộng (xc2 yc2 zc2; c2 c2 c2);

- Hệ toạ độ cục bộ của cầu thứ i là Ai(xAi yAi zAi, Ai Ai Ai) đặt tại trọng tâm

Ai của cầu thứ i với 18 tọa độ suy rộng (yAi, zAi,A i) (đã giả thiết xAi  xc1 ,

Ai c1, Ai = 0 (i = 1 3) và xAi  xc2, Ai c2, Ai = 0 (i = 4÷6))

- Tọa độ tâm b nh xe với 12 tọa độ suy rộng i j(i=1÷6; j=1,2)

(ii) Hệ tọa độ quy dẫn đ ợc x c lập qua hệ tọa độ suy rộng:

- Toạ độ qui dẫn tại tâm vết tiếp xúc của c c b nh xe với mặt đ ờng là Wij(xijyij) (với i=1 6 là số cầu của ĐXSMRM; j= 1 chỉ b nh xe bên tr i j = 2 chỉ b nh xe bên phải);

- Toạ độ qui dẫn tại tâm c c b nh xe là Aij (với i=1 6 là số cầu của ĐXSMRM; j=1 chỉ b nh xe bên tr i j=2 chỉ b nh xe bên phải);

- Toạ độ qui dẫn của đầu d ới hệ thống treo (đi m liên kết gi a nhíp và cầu xe)

là ij (với i=1 6 là số cầu của ĐXSMRM; j=1 chỉ b nh xe bên tr i j=2 chỉ

b nh xe bên phải);

- Toạ độ qui dẫn của đầu trên hệ thống treo là zij (với i=1 6 là số cầu của ĐXSMRM; j=1 chỉ b nh xe bên tr i j=2 chỉ b nh xe bên phải)

- Toạ độ qui dẫn tại khớp yên ngựa của XĐK là xk1, yk1, zk1

- Toạ độ qui dẫn tại khớp yên ngựa của SMRM là xk2, yk2, zk2

S đồ hệ toạ độ của ĐXSMRM đ ợc bi u di n nh h nh (2.2)

2.2.2 Lực và mô men tác d ng lên ĐXSMRM

Đ ĐXSMRM chuy n động ng ời l i phải t c động vào bàn đạp ga phanh và đ nh

vô lăng nhằm tạo ra c c mô men chủ động MAij, mô men phanh MBij và góc quay vô lăng

k D ới t c động đó s sinh ra c c phản lực gi a bánh xe và đ ờng nh lực dọc Fxij, lực ngang Fyij C c lực này lại đ ợc x c lập bằng phản lực thẳng đứng Fzij, hệ số bám dọc φ x i j

và hệ số bám ngang φ y i j theo quan hệ

x ij z ij x ij

cặp lực Fxij, Fyij và Fzij là c c lực t ng t c lốp-đ ờng

C c lực và mô men t c dụng lên XĐK tại khớp yên ngựa theo ba ph ng là (Fkx1,

Fky1, Fkz1, Mkx1) C c lực và mô men t c dụng lên SMRM tại khớp yên ngựa theo ba

ph ng là (Fkx2, Fky2, Fkz2, Mkx2)

Lốp là phần tử liên kết gi a xe và đ ờng chịu tải và chuy n động theo ph ng thẳng đứng Ngoài ra, lốp còn có nhiệm vụ truyền lực dọc lực ngang khi xe tăng tốc khi phanh khi quay vòng Lực Fzij là lực t c dụng h ớng kính lực Fxij là lực tiếp tuyến và lực Fyij là lực ngang của lốp ở mỗi b nh xe C c lực này trong thực tế là c c lực động tức là phụ thuộc vào thời gian Mặt kh c cấu trúc của vỏ lốp không đồng nhất bề mặt cong hai chiều

p suất bên trong lốp thay đổi Do đó sự biến dạng của lốp t ng ứng với c c cặp lực (Fxij, Fyij, Fzij)

Việc mô tả sự thay đổi biến dạng lốp và mô tả thay đổi khả năng truyền lực của lốp

là rất khó khăn Xét về sự thay đổi gi a lốp và đ ờng cho thấy nó đặc tr ng bởi 2 pha: (i) truyền lực khớp và đàn hồi và (ii) truyền lực ma s t [13, 35] Trong qu tr nh chuy n động lốp biến dạng ở cả ba ph ng khi có ngoại lực t c động Khi ngoại lực t c dụng v ợt qu giới hạn đàn hồi th dẫn tới lốp tr ợt t ng đối so với đ ờng Sự biến dạng do đàn hồi và

tr ợt này sinh ra tổn hao về vận tốc

S đồ lực và mô men t c dụng lên ĐXSMRM đ ợc tr nh bày trong h nh (2.3)

Chuy n động của ĐXSMRM trong mặt phẳng đ ờng phụ thuộc c c lực dọc và ngang

Fxij và Fyij C c lực này phụ thuộc phản lực Fzij Do đó, ta có th viết ph ng tr nh động lực

học theo 3 nhóm sau:

(i) Ph ng tr nh động lực học ĐXSMRM trong mặt phẳng đ ờng (OXY) đ tính

to n chuy n động của đoàn xe theo ph ng x ph ng y và chuy n động quay

C c lực tiếp tuyến Fxij lực ngang Fyij trong hệ toạ độ cục bộ Wij(xijyij) là c c lực x c

định chuy n động của ĐXSMRM trong mặt phẳng đ ờng Phản lực của đ ờng lên bánh xe

là Fzij, các mô men quán tính trục zc1, zc2 của XĐK và SMRM là Jz c 1c 1, Jz c 2c 2

Đ viết hệ ph ng tr nh mô tả động lực học ĐXSMRM luận n sử dụng hệ ph ng

trình Newton-Euler [9, 13, 38, 40]

2.3.1 Phương trình động lực học XĐK trong mặt phẳng đường (OXY)

Hình (2.4) bi u di n s đồ lực và mô men t c dụng lên XĐK trong mặt phẳng đ ờng Dựa vào hệ ph ng tr nh Newton-Euler ta có th viết hệ ph ng tr nh động lực học XĐK

F y12 sin  12

F

y12 cos12

F

R12 sin12

Hình 2.4 Sơ đ động lực học X K trong m t ph ng đư ng

2.3.2 Phương trình động lực học SMRM trong mặt phẳng đường (OXY)

Dựa vào h nh (2.5), lấy cân bằng lực c c ph ng xc2, yc2 và mô men trục zc2 theo

F 2

F x61F y61

A 6

F x52

F 2

F x51F y51

A 5

F 2

F 2

F x41

F y41

A 4

F ky2 F kx2K

F R

F R

F R

F R

F R

 c2

 c2

Hình 2.5 Sơ đ động lực học SMRM trong m t ph ng đư ng

2.4 Phương trình động lực học kh i lư ng đư c treo ĐXSMRM phương thẳng đứng

C c ph ng tr nh (1.1) đến (1.6) là ph ng tr nh mô tả chuy n động của đoàn xe trong mặt đ ờng; là phản ứng của đoàn xe khi l i xe ga (tăng tốc) phanh hoặc quay vô lăng 6 tọa độ suy rộng mô tả động lực học đoàn xe là c sở đ nh gi hiệu quả phanh Đ giải đ ợc hệ đó cần x c định c c lực liên kết vế phải trong đó có lực dọc và ngang b nh xe

i j i j i j ; y i j i j y i j

F  F  F  F  C c phản lực Fzij đ ợc x c định thông qua động lực học

ph ng thẳng đứng (mục 2.4)

Đ thiết lập hệ ph ng tr nh ta chiếu h nh (2.2) và (2.3) vào mặt phẳng (OXZ), ta

đ ợc s đồ động lực học của ĐXSMRM ph ng thẳng đứng Trong s đồ này c c lực liên kết gi a khung xe và cầu xe là FCij, FKij chính là nội lực hệ thống treo

2.4.1 Phương trình động lực học XĐK phương thẳng đứng

Hình (2.6) là s đồ động lực học XĐK ph ng thẳng đứng Tọa độ trọng tâm của khối l ợng đ ợc treo XĐK là C1(xc1, zc1) Lực liên kết gi a XĐK và SMRM là Fkz1, Fkx1

Tại đi m liên kết của hệ thống treo c c b nh xe với khung ta có c c nội lực hệ thống treo theo ph ng zc1 là FCij và FKij; C c phản lực và mô men phản lực từ c c b nh xe là F’xij, Mij(i = 1÷3; j = 1 chỉ b nh xe bên tr i; j = 2 chỉ b nh xe bên phải)

- Ph ng tr nh chuy n động theo ph ng zc1 của khối l ợng đ ợc treo XĐK:

và FKij; c c phản lực và mô men phản lực từ c c b nh xe là F’xij, Mij (i=4 6; j=1 chỉ b nh

xe bên tr i; j=2 chỉ b nh xe bên phải)

2.5 Phương trình động lực học ngang ĐXSMRM

2.5.1 Phương trình động lực học ngang XĐK

Dựa vào s đồ động lực học ngang XĐK nh h nh (2.8), sử dụng ph ng ph p t ch cấu trúc và ph ng tr nh Newton-Euler với i=1 3 j=1 chỉ b nh xe bên tr i j=2 chỉ b nh

xe bên phải ta có c c ph ng tr nh động lực học ngang của XĐK nh sau:

a Phương trình lắc ngang quanh trục x c1 của khối lượng được treo XĐK:

b Hệ phương trình động lực học ngang của cầu 1 XĐK:

- Ph ng tr nh chuy n động theo ph ng zA1 của cầu 1 XĐK:

c Hệ phương trình động lực học ngang của cầu 2 XĐK:

- Ph ng tr nh chuy n động theo ph ng zA2 của cầu 2 XĐK: